Лабораторна робота №2 аперіодичний підсилювач за схемою із загальним емітером

Схема підсилювача із загальним емітером (рис. 2.1) містить схему задання напруги бази, роздільні конденсатори і емітерний резистор, який забезпечує температурну стабілізацію положення робочої точки. Навантаженням колектора є постійний резистор R6 і змінний резистор R7 з лінійною характеристикою. За допомогою останнього забезпечується можливість зміни величини колекторного навантаження. Для визначення вхідного струму, необхідного при розрахунку вхідного опору, а також коефіцієнта підсилення за струмом між джерелом сигналу і роздільним конденсатором увімкнено резистор R1.

Рисунок 2.1 ─ Схема підсилювача із загальним емітером

Рисунок 2.2 ─ Монтажна схема лабораторного макету підсилювача із загальним емітером

Рисунок 2.3 ─ Контакти роз’ємну використані в схемі

підсилювача із загальним емітером

При визначенні вихідного опору використовуються результати вимірювання напруги холостого ходу і величини падіння напруги на навантаженні з відомою величиною опору.

Характерною особливістю схеми із загальним емітером є зміна фази коливань вихідного сигналу на протилежну по відношенню до фази коливань вхідного сигналу. Тобто каскад із загальним емітером є інвертуючим підсилювачем. Схема забезпечує одночасне підсилення струму і напруги. Саме тому вона забезпечує найбільше підсилення за потужністю, має середнє, серед інших схем ввімкнення транзистора, значення вхідного і вихідного опорів. З іншого боку, зазначена схема має найгірші частотні характеристики і найбільшу величину нелінійних спотворень.

Уваги при виконанні даної роботи необхідно мати на увазі, що не всі досліджувані макети реалізовані на транзисторах n-p-n типу. Частина досліджуваних макетів реалізовані на транзисторах p-n - p типу, а отже живлення таких макетів здійснюється напругою від’ємної полярності.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Приєднати до базового пристрою звуковий генератор, вольтметр і осцилограф, відповідно, до клем Г1, Г2, Г3.

2.Зняти амплітудну характеристику підсилювача на частоті 1кГц при двох напругах живлення Ек=6 і Ек=10В, з під’єднаними і від’єднаними С_Е, R_H (резистор R9 або R10). Змінний резистор колекторного навантаження R7 знаходиться в крайньому лівому положенні. При дослідженні залежності вихідної напруги від вхідної (амплітудна характеристика) рекомендується використовувати Таблицю 2.1. Величину вхідної напруги змінювати від нуля до величин при яких осцилограма вихідного сигналу матиме видимі спотворення в порівнянні з синусоїдальним гармонічним сигналом. Кількість експериментальних точок не менше десяти.

Таблиця 2.1

U2

U17

3. Визначити коефіцієнти підсилення за струмом, напругою, при напрузі живлення 10В на частотах 20Гц, 1кГц, 20кГц та різних опорах навантаження з під‘єднаним С_Е (конденсатор С₃ або С₄) . Вимірювання проводяться при напрузі вхідного сигналу, що відповідає середині лінійної ділянки амплітудної характеристики підсилювача (див. п1).

К_u = U₁₇ / U₂ К_i = I_вих / I_вх

де I_вих= U_Rн / R_н (U_Rн − спад напруги на резисторах навантаження R9 або R10) , I_вх=(U13−U2) / R1

4. Зняти амплітудно-частотну характеристику підсилювача при Ек = 10В з під‘єднаним і від’єднаним конденсатором С_Е в діапазоні частот 20Гц 20кГц. Вимірювання проводити при під’єднаному опорі навантаження. При дослідженні залежності коефіцієнту підсилення підсилювача від частоти (амплітудно-частотна характеристика) рекомендується використовувати Таблицю 2.2. Кількість експериментальних точок не менше п’ятнадцяти. Особливу увагу необхідно звернути на ті області частот де спостерігається зміна величини коефіцієнту підсилення. В першу чергу це стосується області нижніх та верхніх частот зазначеного вище частотного діапазону.

Таблиця 2.2

f

U2

U17

5.На частотах 50Гц, 1кГц і при Ек=10В визначити вхідний опір підсилювача при різних опорах R_Н (резистор R9 або R10) і при під’єднаному і від’єднаному конденсаторі С_Е.

Величина вхідного опору підсилювача знаходиться за такою формулою

Rвх = U2 / Iвх.

Величина вхідного струму, що входить в вище наведену формулу знаходиться за формулою

Iвх = (U13−U2) / R1.

6.Визначити вихідний опір підсилювача, за умови, що конденсатор С_Е під’єднаний та від’єднаний. Величина напруги живлення Е_Ж=10В. Вимірювання проводити на частотах 50Гц, 1кГц.

Величина вихідного опору знаходиться за такою формулою

Rвих = (Uхх − URн) / Iвих

− де Uхх напруга на виході підсилювача в режимі холостого ходу (перемикач S4 в крайньому правому положенні 27), а URн − спад напруги на одному із опорів навантаження R_Н (резистор R9 або R10).

Величина вихідного струму, що входить в формулу розрахунку вихідного опору знаходиться за формулою

Iвх= URн / Rн

7.Дослідити залежність величини коефіцієнта підсилення підсилювача за напругою від величини опору колекторного резистора при напрузі живлення Е_Ж=10В і частоті вхідного сигналу 1кГц. Вимірювання проводяться при напрузі вхідного сигналу, що відповідає середині лінійної ділянки амплітудної характеристики підсилювача (див. п 1).

Величина опору колекторного резистора визначається з виразу

Rк = R6 + R7 _.

Опір змінного резистора R7 залежить від положення його повзунка. Оскільки змінний резистор має лінійну характеристику (характеристика А) то величино його опору прямо пропорційна положенню повзунка. В Таблиці 2.3 наведена усереднена залежність величини опору змінного резистора від положення повзунка.

Таблиця 2.3

Положення	0	1	2	3	4	5
Опір R7, Ом	8	60	165	270	370	470

6	7	8	9	10	11	12
570	670	770	865	960	1050	1090

На рис.2.4 умовно зображена шкала змінного резистора. Опір резистора R7 відповідатиме Таблиці 2.3 при умові якщо ручка його повзунка буде встановлена строго навпроти обраної зони з відповідним номером. При положенні повзунка змінного резистора R7 зображеному на рис.2.4 його опір, згідно Таблиці 2.3 , рівний 670 Ом.

Рисунок 2.4 ─ Змінний резистор

При дослідженні залежності коефіцієнту передачі підсилювача від величини опору колекторного резистора рекомендується використовувати Таблицю 2.4. Експериментальних точок повинно бути не менше семи.

Таблиця 2.4

U2

U17

8.Використовуючи отримані експериментальні результати (Таблиці 2.1, 2.2, 2.4) побудувати відповідні графіки. Графіки будувати дотримуючись вимог до оформлення технічної документації.

9.Зробити висновки і дати пояснення отриманим результатам.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Чому схеми підсилювача в якій використано ввімкнення транзистора із спільним емітером характеризується найбільшим коефіцієнтом підсилення за потужністю?

2. Отримати формулу визначення величини вихідного опору підсилювача якщо відома величина спаду напруги на двох резисторах навантаження з відомою величиною опору.

3. Які зміни відбудуться в роботі схеми рис.2.1 якщо зі схеми видалити резистор R5 ?

4. В гніздо Г2 замість вольтметра ввімкнули осцилограф. Чи відрізнятимуться осцилограми сигналів в точках 2 та 13 схеми підсилювача.

5. Пояснити призначення елементів досліджуваної схеми.

6. Як зміниться осцилограма вихідного сигналу якщо конденсатор С2 замінити провідником?

7. Полярність напруги живлення (полярність Ек) підсилювача схеми рис.2.1 змінили на протилежну. Які наслідки такої зміни?

8. Як впливатиме зміна величини опору резистора R1 на величину напруги вихідного сигналу? Розглянути випадок коли опір резистора R1 зменшується до нуля або зростає до безмежності.

9. Опір резистора R5 зменшили до нуля. Як це відобразиться на роботі схеми?

10. Якої форми сигнал ми побачимо на екрані осцилографа якщо його під єднати до Г1 а генератор до Г2. Тобто розглянути випадок коли ці прилади поміняли місцями?